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1、重庆交通大学船舶与海洋工程专业MAU型螺旋桨 毕业设计计算书设计题目35000吨螺旋桨图谱设计航海学院二本船舶与海洋工程专业设计者 指导教师1001 班张超(eb08040310)赵藤重庆父通大学完成日期2012年1月2日目录螺旋桨的设计任务书 1螺旋桨的设计计算书 3可以达到最大航速的计算 3空泡校核 3强度校核 6螺距修正7重量及惯性矩计算7系柱特性计算8航行特性计算9螺旋桨计算总结10螺旋桨课程设计总结1135000吨散货船船用螺旋桨课程设计任务书1.前言本船阻力通过艾尔法来估算出结果得出阻力曲线。计算时以设计吃水 T=11.5m情况来进行。由于在艾尔法计算过程中已将本船的附体部分（舵、
2、轴支 架、舭龙骨等）考虑在其中，但考虑本船建造以后及在以后的使用过程中产生的 表面粗糙度增加及螺旋桨等影响在换算本船阻力时再相应增加10%本船主机最大持续功率9480KV，额定转速为127转/分，考虑本船主机的 经济性和长期使用后主机功率折损。在船速计算中按 1 9480 Kw 90%来考虑。 螺旋桨转速为127转/分。2.船体主要参数水线长Lwl180m垂线间长Lpp175m型宽B30m型深D17m设计吃水d11.5m桨轴中心高3.343m排水量A47188t本船的B =1.788;DD =1.435; dL ppB=5.858B =2.565 d3 .主机参数：型号6S50MCC大连船用柴
3、油机厂）.台额定功率Ps=9480kw (12889hp)额定转速N=127 r/mi n减速比1传送效率s=0.974.推进因子伴流分数 3 =0.5 G-0.05=0.5X 0.785-0.05=0.34 (泰洛公式-单桨船）推力减额t=k 3 =0.588 X 0.34=0.2 （ 商赫公式-取k=0.588流线型舵）4 _t船身效率n h =1.2121 -w相对旋转效率n r =15. 阻力计算由艾尔法估算船体有效功率曲线数据如下页表航速（节）12131415d=11.5m满载有效功率（KW）290836894991P 6170110%满载有效功率（KW）3199 J40585490
4、|67876 设计任务 我在本次设计中按 d=11.5m，设计叶数为4叶的MAU型螺旋桨；完成所设计螺旋桨 的设计计算书。 绘制螺旋桨工作总图（2#图纸）。 撰写设计总结。 所有设计文件应具备电子文挡和纸质文挡各一份，纸质文挡应按封面、目录、计算书、工作总图、设计总结顺序装订成册。 设计时间为1周，所有设计文件必须在 18周星期五下午5点前交到指导教师处。 7.设计参考书 船舶原理盛振邦上海交通大学出版社 MAU型螺旋桨系列图谱人民交通出版社 船舶推进胡志安人民交通出版社&纪律要求设计期间，所有同学应按正常的上下课时间进行作息，不得无故缺席。各班班长做好每 天的考勤记录，所有同学必须遵守机房的
5、管理规则。35000吨散货船船用螺旋桨课程设计计算书6. 可以达到最大航速的计算采用MAU 4叶桨图谱进行计算.取功率储备10% ,轴系效率s =0.97螺旋桨敞水收到马力：P d=1 R 90% S n R=1X 12889X 0.90 X 0.97 X 1=11252hp根据MAU4-40 MAU4-55 MAU4-70的pBp 6图谱列下表计算：表1-1表1-1 B p- S图谱计算项目单位数值假定航速Vkn12131415Va=(1-w)Vkn8.49.19.810.5PD11252112521125211252V204.502249.806300.653357.251Pb0.5106
6、106106106Nr/mi n127127127127Bp=NP.5/ V565.82853.89044.77637.6821/2Bp8.1137.3416.6916.139MAU4-40直径系数90.5837771.5P/DP 0.58P 0.6000.6250.65D5.9865.9475.9425.911n o0.50.5270.550.574PtE=Pdh h n oHp6431677870747382MAU4-55直径系数89.881.57570P/D0.6350.660.690.715D5.9405.8405.7875.787n o0.490.5080.5350.558PteHp
7、6302653368817176直径系数S U87.58074.569P/D0.650.670.70.72MAU4-70D5.7875.7325.7495.705n o0.470.4950.5170.54PteHp6045636666496945据1表中的计算结果可绘制Pte,直径系数，P/D,及效率对V的曲线，如下图1所示从PTE-f(V)曲线与船体满载有交马力曲线之交点，可获得不同盘面比所对应的设 计航速及螺旋桨最佳要素P/D，D及效率如表2所列。表2按图1设计计算的最佳要素MAUVmax/k nP/D直径系数D/m效率4-4014. 520. 71170. 95. 6740.5634-5
8、514. 390. 70072. 95. 7820.5444-7014. 230. 63175. 65. 9300.523367 空泡校核按柏利尔空泡限界线中商船上限线，计算不发生空泡之最小展开面积比 桨轴沉深 hs=T-Zp=11.5-3.343=8.175mpo-pv=pa+ 丫 hs-p v=10330+1025*8.175-174=18535 kgf/m计算温度t=15 Cp v=174kgf/m2 P D=2372.44hpp =104.63kgf*s2/m 4空泡校核计算结果序 号项目数值单位MAU4-40MAU4-55MAU4-701Vmaxkn14.5214.3914.232V
9、=0.5144Vmax(jw)m/s5.2285.1825.1243一2(0.7 nND/60)(m/s) 2696.85723.63761.154Vo.7R=V2+(3)(m/s) 2724.19750.48787.40520.5 p V1.7R37885.7539261.2841193.0362Z =(P-Pv)/0.5p V0.7R0.4890.4720.4507平均推力系数（查图6-20）0.180.1750.178T=P* n*75/V akgf9087388599861379A=T/0.5 p V0.7R2*(7)2 m13.32612.89512.30010A=A/(1.067-
10、0.229P/D)2 m14.73814.22213.33411AAo=Ae/(希/4)0.5830.5420.483财0.550.722据表8-29计算结果作图2,可求得不发生空泡的最小盘面比以及对应的最佳螺 旋桨要素。Ae/Ao=0.545 P/D=0.701 D=5.778m n。=0.545 V ma=14.39kn8. 强度校核按2001年规范校核t0.25R及 t0.6R（见表8-30）,应不小于按下式计算之值： 按2001年规范校核10.25R及t0.6R,应不小于按下式计算之值:Y ANeZbne23AGAdN D1010 Zb22计算功率 Ne=12889X 0.97 =12
11、502hpA= Ae/Ac=0.544 P/D=0.701 e =8G=7.6 g/cmN=n=127 r/min2b.66R=0.226DA/(0.1Z)=0.226 X 5.778 X 0.544/(0.1 X 4)= 1.7759mbo.25R=O.7212bo.66R=O.7212 X 1.7759=1.2808mbo.6R=O.9911bo.66R=O.9911 X 1.7759=1.7601m强度校核计算表项目单 位数值0.25R0.6R弦长bm1.28081.76010.7R 处 D/P D/P 0.71.42651.4265D/P1.42651.4265K1查表7-263420
12、7K2250151K31410635K4434A=D/P(Kl-K2D/P.7)+ K3D/P.7-K42403.04859.84Y=1.36ANe/(Zb ne)62796.3616350.70K5查表7-28223K63412&4165K8380330A=D/P(K5+K6 0+心 +K812131020材料系数K （铝镍青铜）1.1791.179X=AGANf(10 10Zb)0.30460.1863t=Y/ (K-X) 1/2mm268.0128.3MAI标准浆叶厚度t/mm221.0126.0校核结果不满足要求满足要求实取浆叶厚度mm268152.4实际桨叶厚度按ti.0R=0.00
13、35D=20.22mm 与tD.25F= 268mm连直线决定：t0.2= 284.5mm t0.3=251.5mmt0.4=218.4mm t0.6= 152.4mm t0.8=86.3mmt0.5=185.4mmt0.7=119.3mmt0.9=53.3mm9, 螺距修正根据尾轴直径大小，决定毂径比dh/D=0.18此值与MAU桨标准毂径比相同,故对 此项需修正。dh=478.86 X 2=957.72m由于实际桨叶厚度大于MAU桨标准厚度，故需因厚度差异进行螺距修正。设计桨(t/b)0.7R=0.1033/(0.9946X1.7759)=0.0584标准桨(t/b)0.7R=0.0171
14、D/(0.9946X0.31075D)=0.055231- s=VA/NP=(1-wV)X 30.866/(NP)=0.7X 14.39X30.866/(127 X 4.05)=0.604 (t/b.7=(t/b0.7设-(t/b0.7标 X 0.55/0.544 X 0.75=0.00192 (P/D)t=-2(P/Do)(1 -s) (t/b)0.7R=-2X0.701 X 0.604X0.00192=-0.001626修正后的螺距比P/D=(P/D+A (P/D)=0.701-0.001626=0.699410. 重量及惯性矩计算根据MAU桨切面的面积数据用我国船舶及海洋工程设计院提出的
15、的公式算 得：浆叶重量G b1=0.169 丫 Zbmax(0.5t 0.2+t 0.6)(1- dh/D)D=0.169X 7600X 4 X 1.7759 X (0.5 X0.2845+0.1524) X(1-0.18) X 5.778= 12737.276kgfdt=dh/2=478.86mmLK=2.5Xdt=2.5*478.86=1197.15(mm)=1.197m1/3d0=0.045+0.108(P D/N) 1/3-KLK/21/3=0.045+0.108X (11252/127) 1/3-(1/15) X 1.197/2=0.4866m注：锥度K取1/15浆毂重量 G n=(
16、0.88-0.6 do/ dh) Lky dh 2 (kgf)=(0.88-0.6=5003.348 kgfX 0.4866/1.04) X 1.197 X 7600X 0.958螺旋桨重量G=G+G=12737.276+5003.348 =17740.624 kgf螺旋桨惯性矩：当 dh/D=0.18 时：I mf=0.0948 Y Zbnax ( 0.5t 0.2+t 0.6 ) D=0.0948 X 7600X 4X 1.7759 X (0.5 X 0.2845+0.1524) X 5.7783 =290897.163 kgf?cm?s29.敞水性征曲线之确定由MAU4-40,MAU4-
17、55,P/D=0.70的敞水性征曲线 内插得到 MAU4-54.5 ,P/D=0.70的敞水性征曲线 （见图8-28）其数据见表8-31图3设计桨的敞水性征曲线表1-4设计浆的敞水数据表J00.10.20.30.40.50.60.7 JKt0.310.280.2550.220.180.1350.1000.04Kq0.0330.0310.0280.0260.0220.0180.0140.00910系柱特性计算由图 8-28 得 J=0 时，Kt=0.310 K c=0.033计算功率 Pd=12889X 0.97=12502系柱推力减额分数取10=0.04,主机转矩 Q=(FDX 60X 75)
18、/(2 nX N)=12502X 60X 75/(2 X 3.14 X 127)=70538.894kgf.m系柱推力T=(KtQ)/(K qD)=0.319 X 3333.32/(0.034 X 2.502)=114682.952kgf 螺旋桨转速 N=60X T/( p bK) 1/2=60X 114682.952/(104.63 X 5.7784 X 0.310) 1/2=106.865r/mi n11航行特性计算取转速为N=127r/minN=117r/minN=107r/mi进行计算，结果如表 8-32所示图8-29航行特性曲线项目单位数值Vkn1213141516V=0.5144(
19、1-w)Vm/s4.3214.6815.0415.4015.761N=127r/mi n n=2.12r/sJ=WnD0.3530.3830.4120.4420.471K0.190.180.170.160.14Kq0.0230.0220.0210.020.018FTe=KTp n2D1-t)V/145.6hp65666739685469126451FS=KQ2 n n p n2D/75 n s* n rhp127471219311639110849976N=117r/mi n n=1.95r/sJ=WnD0.3840.4150.4470.4790.511K0.180.170.160.140.1
20、3Kq0.0220.0210.01950.0180.0172 4FTe=KTp n D(1-t)V/145.6hp52635385545851175068PS=K2 n n p n2D5/75 n s* n rhp94889057841077637332N=107r/mi n r=1.78r/sJ=WnD0.4190.4540.4890.5240.559K0.170.150.130.120.11Kq0.0210.01950.0180.01750.0165FTe=KTp n2D1-t)V/145.6hp414239593695365435732 5FS=K2 n n p n D/75 n s*
21、n rhp68896397590557415413将上述计算结果绘成图4。将上述计算结果绘成上图由图中可求得压载航行时可达最大航速约为V=kn，主机马力为hp。110%超满载航行时可达最大航速约为V=13.8kn，主机马力为hp。满载航行时可达最大航速成约为V=14.04kn，主机马力为hp，与设计的要求基本一致。D=5.778mP/D=0.699412.螺旋桨计算总结 螺旋桨直径 螺距比型式MAU叶数Z=4盘面比Ae/Ao=0.545纵倾角& = 8螺旋桨效率n 0=0.545设计航速Vma=14.39K n毂径比dh/D=0.18旋向右旋材料铝镍青铜重量17740.624 kgf惯性矩290897.163 kgf?cm?s